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专利号: 2019100571867
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,在待监测道路上设置有无线监测系统,所述的无线监测系统包括水泥基无线压电智能骨料与无线信号接收器;其中,水泥基无线压电智能骨料埋设在水泥面层底部,水泥基无线压电智能骨料与无线信号接收器之间传播无线电信号;

所述的水泥基无线压电智能骨料包括水泥基压电材料、导电材料、压电换能器和无线信号发射器;其中,水泥基压电材料与导电材料粘结混合形成核心,核心与压电换能器电连接,无线信号发射器与压电换能器电连接;

水泥基压电材料包括以下质量份数的原料:50~60份陶瓷微粉、25~35份环氧树脂和

15~25份水泥,总质量份数为100份;

该道路的裂缝宽度通过式(1)来确定,

式中,wi表示待监测道路上第i个无线智能骨料检测的其周围路面内部的裂缝宽度,单位为mm,i=1,2,...,m,m为待监测道路上的无线智能骨料的个数;

Cf为压电换能器反馈电容,单位为pF;

为第i个智能骨料第t次输出信号时路面载荷距离第i个智能骨料的距离,单位为m;

Sp为水泥基压电材料的厚度,单位为mm;

d33为水泥基压电材料的压电常数,单位为pC/N;

C为水泥基压电材料的弹性刚度,N/m2;

表示路面未经加载前,第i个智能骨料的第t次无线输出信号幅值,单位为mV,t=1,

2,...,n,n表示第i个智能骨料发出的信号的个数;

表示路面经过加载后,第i个智能骨料的第t次无线输出信号幅值,单位为mV。

2.如权利要求1所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤1:将智能骨料等间距均匀埋置在水泥路面底部,两相邻骨料之间间隔为0.7~

1.2m,每个智能骨料能够检测到其周围1.2m范围内的裂缝;

步骤2:在路面未经加载前,获取第i个智能骨料发出的n个不同的信号幅值步骤3:在路面经过多次加载后,获取第i个智能骨料发出的n个不同的信号幅值步骤4:利用公式(1)计算第i个智能骨料周围的裂缝宽度wi。

3.如权利要求1所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,所述的无线压电智能骨料的外部还包裹有防水层和封装层,防水层涂覆在所述的核心的外部,封装层设置在最外层。

4.如权利要求3所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,所述的封装层材料包括以下质量份数的原料:10~30份水泥、30~40份环氧树脂、10~20份集料和15~25份矿粉,总质量份数为100份。

5.如权利要求3所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,所述的防水层材质为硅胶或聚氨酯树胶。

6.水泥路面内部裂缝位置确定方法,其特征在于,待监测路面上设置有无线监测系统,所述的无线监测系统包括水泥基无线压电智能骨料与无线信号接收器;其中,水泥基无线压电智能骨料埋设在水泥面层底部,水泥基无线压电智能骨料与无线信号接收器之间传播无线电信号;

所述的水泥基无线压电智能骨料包括水泥基压电材料、导电材料、压电换能器和无线信号发射器;其中,水泥基压电材料与导电材料粘结混合形成核心,核心与压电换能器电连接,无线信号发射器与压电换能器电连接;

水泥基压电材料包括以下质量份数的原料:50~60份陶瓷微粉、25~35份环氧树脂和

15~25份水泥,总质量份数为100份;

该确定方法具体包括:

待判断路面出现裂缝后,对路面施加载荷,使载荷沿着行车方向以匀速移动经过第i个智能骨料的正上方,通过路面下方的无线信号发射器发射第i个骨料的产生的电压信号Vi,并通过无线信号接收器接收电信号,绘制Vi随载荷移动距离S的变化曲线,曲线出现突变处即为裂缝位置。

7.如权利要求6所述的水泥路面内部裂缝位置确定方法,其特征在于,所述的无线压电智能骨料的外部还包裹有防水层和封装层,防水层涂覆在所述的核心的外部,封装层设置在最外层。

8.如权利要求7所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,所述的封装层材料包括以下质量份数的原料:10~30份水泥、30~40份环氧树脂、10~20份集料和15~25份矿粉,总质量份数为100份。

9.如权利要求7所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,所述的防水层材质为硅胶或聚氨酯树胶。